旋(xuan)轉機械(xie)的振(zhen)動問(wen)題壹(yi)直(zhi)是機(ji)械行業(ye)的(de)重要(yao)課題，特(te)別是現(xian)代(dai)旋(xuan)轉機械(xie)的轉子轉速(su)不(bu)斷提(ti)高(gao)，直(zhi)接影(ying)響旋(xuan)轉機械(xie)工作效(xiao)率(lv)和(he)可靠性(xing)的振(zhen)動問(wen)題就(jiu)更(geng)為突出。解(jie)決(jue)這(zhe)壹(yi)問(wen)題的(de)有(you)效(xiao)方法(fa)就(jiu)是對其(qi)旋(xuan)轉部分(fen)（ 即(ji)轉子） 進(jin)行高(gao)精(jing)度(du)的動靜平(ping)衡，其平(ping)衡理(li)論(lun)的宗旨(zhi)就(jiu)是通過(guo)改變(bian)轉子本身的質(zhi)量分(fen)布來(lai)達(da)到(dao)其主(zhu)慣(guan)性軸(zhou)與(yu)旋(xuan)轉軸(zhou)相重合(he)，從而降(jiang)低旋(xuan)轉機械(xie)的振(zhen)動。 [1] 

工作原理(li)、平(ping)衡特(te)點編輯(ji) 語(yu)音(yin)

自動定心(xin)型(xing)轉子自動平(ping)衡裝置根據(ju)所采(cai)用(yong)的(de)自由(you)移(yi)動補償質(zhi)量的(de)形式分(fen)為滾球式、擺錘(chui)式和充(chong)液式等(deng)幾類(lei)。它(ta)們(men)都是根據(ju)柔(rou)性轉子和(he)彈(dan)性(xing)支(zhi)承的(de)特(te)性而(er)設計(ji)的(de)，不(bu)需要(yao)外部專(zhuan)門(men)提(ti)供能量，利用(yong)系統響應(ying)所形成的能量來(lai)驅(qu)動平(ping)衡質(zhi)量的(de)運動，從而達到減(jian)振的(de)效(xiao)果。

1、滾球式自動平(ping)衡裝置

（1）滾球式自動平(ping)衡裝置的工作原理(li)

滾球式自動平(ping)衡裝置是根據(ju)柔(rou)性轉子和(he)彈(dan)性(xing)支(zhi)承的(de)特(te)性設計(ji)的(de)，利用(yong)系統響應(ying)所形成的能量來(lai)驅(qu)動滾球的移動和分(fen)布，滾球的移動和分(fen)布也會(hui)影(ying)響(xiang)不平(ping)衡轉子的(de)振(zhen)動情況。內裝滾球轉子的(de)平(ping)衡裝置結(jie)構模型(xing)如(ru)圖1所示(shi)，轉子是壹(yi)個(ge)帶(dai)有(you)滾道的(de)圓盤，圓(yuan)盤中(zhong)心(xin)開(kai)有孔(kong)，與(yu)轉軸(zhou)固(gu)聯(lian)。圓(yuan)盤中(zhong)心(xin)位(wei)於點O。在點(dian)G處(chu)存在壹(yi)個(ge)偏(pian)心(xin)質(zhi)量 m1，偏(pian)心(xin)距為e。滾球放(fang)入(ru)圓盤周(zhou)向的滾道內，滾道內有潤(run)滑(hua)液，滾球僅能沿滾道做(zuo)周(zhou)向運動，球的(de)數量壹(yi)般(ban)在2個或2個(ge)以(yi)上。

圖1

圖1

通過(guo)大(da)量的(de)實(shi)驗(yan)觀測和(he)理(li)論(lun)分(fen)析(xi)，以(yi)及(ji) MATLAB數值(zhi)仿真分(fen)析(xi)表(biao)明，球(qiu)式自動平(ping)衡裝置的轉子在(zai)亞(ya)臨(lin)界加速(su)階段，由(you)於(yu)切(qie)向慣(guan)性力(li)的存在，在(zai)共(gong)振(zhen)區附近時(shi)，振動幅值(zhi)達到(dao)峰(feng)值(zhi)，中(zhong)間疊加著(zhe)自激(ji)振(zhen)動，自激(ji)振(zhen)動發(fa)生(sheng)在略大於固有(you)角頻(pin)率(lv)的(de)某壹(yi)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)內； 在過(guo)臨(lin)界轉速(su)以(yi)後滾球遠離偏(pian)心(xin)質(zhi)量，迅(xun)速(su)接(jie)近平(ping)衡位(wei)置，起(qi)到(dao)自動平(ping)衡的作用(yong)。因(yin)此對於(yu)運行在過(guo)臨(lin)界轉速(su)下(xia)的旋(xuan)轉機械(xie)有較(jiao)好(hao)的(de)減(jian)振效(xiao)益，尤(you)其是當轉子的(de)旋(xuan)轉角速(su)度(du)大於其共振角速(su)度(du)時，滾球式自動平(ping)衡裝置能夠*起(qi)到(dao)自動平(ping)衡的作用(yong)。但(dan)是制約(yue)這(zhe)壹(yi)平(ping)衡器自同期效(xiao)果的就(jiu)是當轉子處(chu)於(yu)亞(ya)臨(lin)界轉速(su)時(shi)反(fan)而(er)會(hui)使振(zhen)幅增大。所以(yi)在(zai)以(yi)後的(de)科研(yan)工作中(zhong)，如(ru)何(he)解決在(zai)壹(yi)階臨(lin)界以下頻(pin)段(duan)減(jian)小或(huo)少不(bu)增大轉子初(chu)始(shi)不平(ping)衡的問(wen)題，將(jiang)成為此類(lei)自動平(ping)衡器自同期現(xian)象(xiang)的(de)技(ji)術關鍵(jian)。已(yi)有(you)研(yan)究將(jiang)滾球式自動平(ping)衡裝置應(ying)用(yong)於(yu)磨(mo)床磨(mo)頭、光(guang)盤驅(qu)動器以(yi)及手(shou)持式動力工具中(zhong)。

（2）滾球式自動平(ping)衡裝置的特(te)點

1） 滾球式自動平(ping)衡裝置在高(gao)速(su)狀態下(xia)能很好(hao)地(di)起(qi)到(dao)平(ping)衡作用(yong)，不(bu)管(guan)偏(pian)心(xin)量大(da)小，也不需要(yao)使用(yong)者(zhe)調試和控制，平(ping)衡作用(yong)是自動發(fa)揮(hui)的，而(er)且在(zai)壹(yi)定(ding)條(tiao)件下能*平(ping)衡。

2） 滾球的滾動摩擦(ca)因(yin)數μ將(jiang)影響(xiang)球(qiu)的(de)安(an)定(ding)位(wei)置，進而(er)成為影響殘余(yu)振幅的決(jue)定性參(can)數(shu)。可選用(yong)光(guang)滑(hua)、質(zhi)硬的材(cai)料制造(zao)滾道和(he)球，以便(bian)減(jian)小μ，但(dan)μ過(guo)小(xiao)則(ze)使球(qiu)不(bu)易(yi)穩(wen)定(ding)。

3） 滾球的黏(nian)性阻力系數會影響(xiang)大振(zhen)幅和自激(ji)振(zhen)動的程(cheng)度，但(dan)與(yu)殘余(yu)振幅無關(guan)，因(yin)此可取較(jiao)大的(de)黏(nian)性阻力系數來(lai)減(jian)少大(da)振幅和自激(ji)振(zhen)動。

4） 滾球式自動平(ping)衡裝置不能使用(yong)於(yu)低速(su)和(he)共振狀態。

2、擺(bai)錘(chui)式自動平(ping)衡裝置

（1）擺錘(chui)式自動平(ping)衡裝置的工作原理(li)

擺(bai)錘式自動平(ping)衡裝置利用(yong)了轉子的(de)自動定心(xin)原理(li)。擺(bai)錘式自動平(ping)衡裝置力學(xue)原理(li)如(ru)圖2所示(shi)，圖2所示(shi)為具有兩個擺錘(chui)的轉子平(ping)衡裝置，每(mei)個(ge)擺(bai)錘(chui)均可繞其(qi)各自的鉸(jiao)接(jie)點(dian)轉動。

圖2

圖2

在理(li)想的(de)無偏(pian)心(xin)情況下，點(dian)O1為回轉中(zhong)心(xin)（ 與質(zhi)心(xin)點C重合(he)） ，擺(bai)錘(chui)在離(li)心(xin)慣(guan)性力(li)的作用(yong)下(xia)將(jiang)沿徑(jing)向排(pai)列(lie)，如(ru)圖2中(zhong)虛線位(wei)置。此時(shi)擺錘(chui)不起(qi)平(ping)衡或偏(pian)心(xin)的作用(yong)。而(er)在(zai)有(you)偏(pian)心(xin)距的情(qing)況下，點(dian)O成(cheng)為回轉中(zhong)心(xin)，擺錘將(jiang)沿點(dian)O的(de)射(she)線(xian)方向排(pai)列(lie)，如(ru)圖2中(zhong)實(shi)線位(wei)置。從圓盤中(zhong)心(xin)點O1來(lai)看(kan)，根據(ju)轉子振(zhen)動中(zhong)的自動定心(xin)原理(li)可知，在過(guo)臨(lin)界轉速(su)下(xia)運行時擺錘所處(chu)的(de)位(wei)置遠離質(zhi)心(xin)C，起(qi)到(dao)了減(jian)少原(yuan)始(shi)偏(pian)心(xin)距的作(zuo)用(yong)，從而實(shi)現(xian)了平(ping)衡減(jian)振； 而(er)在亞(ya)臨(lin)界轉速(su)下(xia)運行時，質(zhi)心(xin)的位(wei)置是在(zai)圖2中(zhong)的點C1位(wei)置，擺錘(chui)所處(chu)的(de)位(wei)置偏(pian)向質(zhi)心(xin)C1，加劇了偏(pian)心(xin)的程度(du)，使振(zhen)子系統的振幅增加，這(zhe)對於(yu)系統是不(bu)利的。如(ru)何(he)解決轉子在(zai)亞(ya)臨(lin)界轉速(su)下(xia)的自動平(ping)衡將(jiang)是研(yan)究的關(guan)鍵(jian)點(dian)。錘(chui)式破碎機(ji)是擺(bai)錘式自動平(ping)衡裝置實(shi)現(xian)減(jian)振的(de)典(dian)型(xing)機構(gou)。

（2）擺(bai)錘(chui)式自動平(ping)衡裝置的特(te)點

1） 擺(bai)錘式自動平(ping)衡裝置在高(gao)速(su)狀態下(xia)能很好(hao)地(di)起(qi)到(dao)平(ping)衡作用(yong)，平(ping)衡作用(yong)是自動發(fa)揮(hui)的。

2） 擺(bai)錘的(de)摩擦(ca)因(yin)數將(jiang)影響(xiang)擺(bai)錘(chui)的(de)位(wei)置，進而(er)成為影響殘余(yu)振幅的決(jue)定性參(can)數(shu)。可選用(yong)光(guang)滑(hua)、質(zhi)硬的材(cai)料制造(zao)銷軸(zhou)和(he)擺(bai)錘(chui)。

3） 擺(bai)錘式自動平(ping)衡裝置不能使用(yong)於(yu)低速(su)和(he)共振狀態。

3、充(chong)液式自動平(ping)衡裝置

（1）充液式自動平(ping)衡裝置工作原理(li)

內裝部(bu)分(fen)液體的(de)轉子是自動平(ping)衡裝置的另(ling)壹(yi)種(zhong)形式，被廣泛應(ying)用(yong)於(yu)洗(xi)衣(yi)機(ji)和液力偶(ou)合(he)器(qi)中(zhong)，以實(shi)現(xian)自動平(ping)衡和減(jian)振的(de)作用(yong)。內腔充液轉子模(mo)型(xing)如(ru)圖3所示(shi)，m1為偏(pian)心(xin)質(zhi)量，e為偏(pian)心(xin)距，m2為轉子質(zhi)量，m3為液體質(zhi)量，ρ為液體密(mi)度(du)，H為液體平(ping)衡器的厚(hou)度(du)，G為轉子質(zhi)心(xin)。

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